5f Covalency Synergistically Boosting Oxygen Evolution of UCoO(4) Catalyst.
5f Covalency Synergistically Boosting Oxygen Evolution of UCoO(4) Catalyst.
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5f 共价协同促进 UCoO4 催化剂的析氧
DOI：
10.1021/jacs.1c10311
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发表时间：
2022-01-12
影响因子：
15
通讯作者：
Zhang L
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Lin X;Huang YC;Hu Z;Li L;Zhou J;Zhao Q;Huang H;Sun J;Pao CW;Chang YC;Lin HJ;Chen CT;Dong CL;Wang JQ;Zhang L
多个金属位点之间的电子结构调制是高效催化剂设计的关键。大多数研究都集中在通过其他 d 区金属调节 3d 过渡金属活性离子，而很少有人利用 f 区金属。在此，我们报告了一类新型催化剂，即具有替代 CoO6 和 5f 相关 UO6 八面体的 UCoO4，作为 5f 共价化合物的独特例子，由于 U 5f–O 2p–Co 3d 网络的存在，该化合物表现出增强的电催化析氧反应（OER）活性。 UCoO4 在 10 mA cm-2 下表现出 250 mV 的低过电势，超过了迄今为止报道的其他单一钴基催化剂。 X射线吸收光谱显示，原始UCoO4中的Co2+离子转化为高价Co3+/4+，而U6+在OER过程中保持不变，表明只有Co是活性位点。密度泛函理论计算表明，U 5f–O 2p–Co 3d 网络中 U6+-5f 的共价键可协同增强 Co3+/4+ 的 OER 活性。这项研究为通过独特的 5f 参与实现电子结构操纵开辟了新途径。
Electronic structure modulation among multiple metal sites is key to the design of efficient catalysts. Most studies have focused on regulating 3d transition-metal active ions through other d-block metals, while few have utilized f-block metals. Herein, we report a new class of catalyst, namely, UCoO4 with alternative CoO6 and 5f-related UO6 octahedra, as a unique example of a 5f-covalent compound that exhibits enhanced electrocatalytic oxygen evolution reaction (OER) activity because of the presence of the U 5f–O 2p–Co 3d network. UCoO4 exhibits a low overpotential of 250 mV at 10 mA cm–2, surpassing other unitary cobalt-based catalysts ever reported. X-ray absorption spectroscopy revealed that the Co2+ ion in pristine UCoO4 was converted to high-valence Co3+/4+, while U6+ remained unchanged during the OER, indicating that only Co was the active site. Density functional theory calculations demonstrated that the OER activity of Co3+/4+ was synergistically enhanced by the covalent bonding of U6+-5f in the U 5f–O 2p–Co 3d network. This study opens new avenues for the realization of electronic structure manipulation via unique 5f involvement.
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影响因子：
3.7
作者：
Kresse, G;Furthmuller, J
通讯作者：
Furthmuller, J
影响因子：
5.4
作者：
Lin, Xiao;Bao, Hongliang;Wang, Jian-Qiang
通讯作者：
Wang, Jian-Qiang
DOI：
10.1016/j.elspec.2014.01.016
发表时间：
2014-06-01
影响因子：
1.9
作者：
Kvashnina, K. O.;Kvashnin, Y. O.;Butorin, S. M.
通讯作者：
Butorin, S. M.
影响因子：
3.7
作者：
Chin, Y. Y.;Hu, Z.;Tjeng, L. H.
通讯作者：
Tjeng, L. H.
影响因子：
32.5
作者：
Hong, Wesley T.;Stoerzinger, Kelsey A.;Shao-Horn, Yang
通讯作者：
Shao-Horn, Yang